同心双扭旋元件内外叶片数量对管内传热性能的影响

为探究同心双扭旋元件组合方式变化对换热管传热特性的影响规律,采用数值模拟方法对雷诺数Re=200~1 800范围内恒壁温条件下的管内传热进行了分析,并进行了实验验证。研究结果表明：在Re=200~1 800的范围内,含有4-4同心双扭旋元件换热管的努赛尔数Nu值最大,其次为3-3同心双扭旋元件,2-4与2-2同心双扭旋元件的Nu相差不大,最大仅相差5%;4-4同心双扭旋元件换热管的阻力系数f最大,其次为3-3同心双扭旋元件,2-4同心双扭旋元件的阻力系数略高于2-2同心双扭旋元件;2-2同心双扭旋元件换热管的综合传热性能评价因子（PEC）值最大,为1.50,且明显高于其他3种换热管,其余3种换热管的PEC值相差不大;4-4同心双扭旋元件换热管的场协同数F_c值最大,其余3种换热管的F_c值相差不大。     

管内窄边扭旋元件诱导螺旋流的旋流强度分析

为了研究螺旋流在形成、发展及衰减过程中旋流强度的变化规律,采用数值模拟方法对管内置窄边扭旋元件诱导产生的螺旋流进行分析,得到了雷诺数和元件扭率对旋流强度的影响规律。结果表明：流体进入扭旋元件后,在元件两侧形成两个与主螺旋流旋向相反的二次涡流;流体流出扭旋元件后,旋流螺距经历一个由大变小,再由小变大的过程;在螺旋流形成发展阶段,雷诺数对旋流强度影响较小,旋流强度随着元件扭率的增大而迅速提高,由于惯性作用旋流强度在元件出口1/6元件长度处达到最大,该位置与雷诺数和元件扭率无关;整个螺旋流发展阶段旋流强度呈现一种指数变化规律;流体流过旋流强度最大截面后,由于流体粘滞力大于惯性力,旋流强度以近似线性的规律衰减,雷诺数越大衰减速度越慢,扭率对旋流衰减速度影响较小。     

V形肋通道内蒸汽冷却的传热及流动特性

在雷诺数处于(6.0~17.7)×103的条件下,利用红外热像仪测量了蒸汽冷却、不同角度V形肋通道换热表面的局部努赛尔数分布,利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟,分析了不同角度V形肋通道内蒸汽的传热特性及压力损失,并与相近工况下的空气冷却结果进行对比.结果表明:采用V形肋通道可以有效提高通道的强化换热特性;随着V形肋角度的减小,冷却性能不断提高,45°的V形肋通道的换热性能最佳;V形肋可使换热通道内部流体形成二次流,通道核心区的低温流体随之补充,使得通道中间靠近换热面的热边界层减薄;在相同雷诺数的条件下,蒸汽冷却的传热性能明显高于空气冷却,但两者的压力损失十分接近.     

带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性

利用三维模拟计算与试验的方法研究应用于废气再循环(EGR)冷却器的带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性,以及内翅片的迎风距离对管侧传热的影响。研究表明:这种新型的内翅片管能够显著地强化传热;数值模拟计算获得的管侧压降.摩擦因子和努塞尔数与试验方法得到的数据相比,最大偏差分别是6.7%、6.5%和5.9%;内翅片的迎风距离越大,传热性能越好。     

平板通道中热局部非平衡对努塞尔数的影响

利用傅里叶级数,研究了多孔介质平板通道中Darcy流体热局部非平衡对努塞尔数的影响.考虑流体流动方向的热传导以及固相和流相相互作用的粘性耗散,根据热局部非平衡的两能量方程模型,得到了常壁温时多孔介质固相骨架温度和孔隙流体温度的解析解.针对不同的物性参数,给出了局部努塞尔数的分布特征.通过参数研究,揭示了热局部非平衡时强迫对流努塞尔数的响应特征.     

转向区数目和长度对散热器流动传热性能的影响

针对管带式散热器的传热与流阻特性,建立管带式散热器百叶窗翅片的三维流动和换热模型,研究百叶窗翅片转向区数目和转向区长度对散热器流动传热性能的影响.结果表明:当迎面风速一定时,单排管和3排管布置时,散热器传热因子和摩擦因子都随转向区长度与数目的乘积增加而降低;当转向区长度和数目乘积相等时,传热因子与摩擦因子随转向区数目增...     

导流片对椭圆肋片通道传热与流动特性的影响

通过引入椭圆型的肋片作为扰流器,利用可实现的k-ε湍流模型对椭圆肋片通道以及设置导流片后通道内的传热和流动特性进行了数值模拟,并与传统凹槽通道内的传热特性作比较.结果表明:椭圆肋片通道内的传热系数比传统凹槽提高了2～3倍;随着椭圆肋片高度的增加,通道内的传热系数越来越大,同时压降也越来越大;引入导流片能提高椭圆肋片通道...     

喷射角度和喷嘴数对旋流冷却流动与传热特性的影响

针对喷射角度和喷嘴数影响旋流冷却流动和传热特性的问题,采用数值方法进行了研究。研究时冷气通过不同的喷嘴进口进入旋流腔并经旋流腔出口流出,当变化喷嘴数时,保持喷嘴进口在轴向上均匀分布。研究结果表明:冷气从喷嘴射入旋流腔,冲刷壁面并与轴向主流强烈混合,形成了高传热区域;换热强度在轴向和周向沿下游逐渐减弱,高传热区域在下游向出口偏移。喷射角度远离90°时,冷气旋流运动减弱,传热强度减小;随着喷嘴数的增多,冷气喷射速度减小,高传热区换热强度减小,冷气周向速度和靶面传热强度分布更为均匀;平均努塞尔数随着喷射角度和喷嘴数的增大而先增大后减小,在喷射角为90°、喷嘴数为9时平均努塞尔数最大;总压损失系数随着喷射角度和喷嘴数的增大而增大。与简单圆管旋流冷却模型相比,喷射角为90°、喷嘴数为9的旋流腔结构的换热特性更加优良。     

喷嘴长宽比和雷诺数对旋流冷却流动与传热特性的影响

针对叶片前缘冷却流动与传热问题,建立了合理的旋流腔冷却结构。通过求解三维稳态RANS方程和标准k-ω湍流模型,数值分析了喷嘴长宽比和雷诺数对旋流冷却流动和传热的影响。基于数值计算结果对无量纲传热系数Nu、喷嘴长宽比Car和雷诺数Re进行方程拟合,得到旋流冷却的传热关联式。结果表明:冷气从喷嘴进口切向射入旋流腔并形成高速旋流,显著增强换热;随着喷嘴长宽比从0.2增大到9,旋流外区面积、冷气速度和冷气湍流动能先减小后增大,冷气压力系数先增大后减小;在大喷嘴长宽比时,Nu沿旋流腔周向和轴向的分布较为均匀;随着雷诺数的增大,冷气在旋流腔中的流动结构不变,而冷气速度、湍流动能、压力系数和壁面Nu均显著增大;平均Nu随着雷诺数的增大而显著增大,随着喷嘴长宽比的增大先减小然后增大;传热关联式与数值计算结果的误差在10%以内,可以准确预测旋流冷却的换热系数。     

凹坑结构对麻面管流动与传热特性的影响分析

采用三维数值模拟方法,分析不同进口油速(0. 6～1. 8 m/s)、凹坑高径比(0. 45、0. 474、0. 5、0. 529、0. 563、0. 6)对麻面管流动与传热特性的影响。结果表明:高径比越小,凹坑内旋涡区越扁平;不同高径比凹坑内旋涡位置不同,同时对麻面管性能的影响也不同;相同进口油速下,麻面管的努塞尔数均高于光管,阻力系数均低于光管;相同进口油速下,随高径比增加,努塞尔数先增加后减小,阻力系数先减小后增加;麻面管在凹坑高径比为0. 5时综合传热效果最好,此时为最优凹坑结构。     

扭曲扁管管内流动与传热的三维数值研究

利用计算流体力学和数值传热学的方法，对扭曲扁管三维模型的流动与传热性能进行了数值模拟计算和理论分析，研究了管内流体的Re，Pr以及管子几何尺寸对其流动与传热性能的影响，结果表明，扭曲扁管具有较好的强化传热效果，在管内流体具有高Pr低Re数的条件下，其强化传热效果尤为明显。根据数值计算的结果数据，拟合出了努塞德数和阻力系数的准则公式，对扭曲扁管工程实际应用具有一定的参考价值。     

单回路脉动热管传热性能的试验

通过对单回路紫铜-水脉动热管在风冷方式和定热流加热条件下,稳定运行时的传热性能的试验研究,得到管壁温度沿管长的变化规律,冷热段均温和温降(或温升)、传热温差、传热热阻随传热功率的变化特性.分析了充液率和管径对热管传热性能的影响.结果表明:冷热段均温、传热温差随传热功率的增加而增大,传热热阻随传热功率的增加而减小;小传热功率时,传热热阻对传热功率、管内径和充液率的变化较为敏感;减小充液率,增大管内径,增加传热功率可明显降低热管的传热热阻;较高传热功率时,充液率、管内径和传热功率对传热热阻的影响较小,影响传热热阻的主要因素是冷却热阻,可通过增加管外径或改善冷却条件来降低传热热阻,提高传热性能.     

流体在螺旋管内对流换热和压降性能的数值模拟

分别对螺旋椭圆管和螺旋扁管建模并进行数值模拟和理论分析,对比研究两种螺旋管道的流动换热性能及沿程换热情况,结果表明:层流范围内,螺旋扁管的换热性能好于螺旋椭圆管,但流动阻力较大,根据综合性能评价因子得知螺旋扁管较好;湍流范围内,螺旋椭圆管性能好于螺旋扁管.沿程换热情况表明螺旋管长约为0.5 m时换热效果最佳,同时螺旋管几何尺寸对换热性能也有影响.     

凝固换热器凝固换热特性模拟分析

采集凝固热热泵系统为寒冷地区地表水等热能资源的开发利用提供了新思路,其关键设备凝固换热器的换热性能直接关系到热泵系统的供热运行效率.在介绍凝固换热器及其冬季换热工况的基础上,通过定义凝固当量换热系数比等量纲一参数,采用准稳态近似与拟合等方法,对紊流状况地表水凝固换热特性进行了模拟分析,建立了刮冰周期内平均凝固当量换热系数比的统计数学模型.结果表明:入口水温与管壁温度越低、管径与Re越小、管长越大,瞬时凝固当量换热系数比越高,而凝固换热器的平均凝固当量换热系数比在1～4变化.     

分支结构血管中血液的对流换热分析

用有限元方法数值模拟了血管分支结构内血液流动的三维速度场和温度场,得到了分支血管壁面3个典型径向角度的局部努塞尔数和血管截面平均努塞尔数沿管长的变化曲线.结果表明:分支血管入口处的速度场和温度场分布与单管的分布明显不同;不同径向角度的局部努塞尔数相差很大;分支血管入口处截面平均努塞尔数大于单个直管内截面平均努塞尔数,且出现一个极大值Numax.计算了不同分支角度和分支半径比时的截面平均努塞尔数,结果表明:分支角度和半径比对Numax的大小和位置有一定影响;半径比越小,分支血管内截面平均努塞尔数趋于稳定值的速度越快.     

纤毛肋强化管内对流换热

为发展一种在提高换热的同时附加阻力较小的新型强化换热技术 ,对层流通道中单根纤毛肋的强化换热作用进行了简化的理论分析 ,入口条件为速度和温度充分发展 ,分析中注意到了肋表面传热系数远远大于壁表面传热系数的事实。结果表明纤毛肋能有效地强化传热 ,影响纤毛肋的强化换热效果的主要参数是肋的长径比 (D/ d )和肋与流体的导热系数之比 (λs/λf)。随着 D/ d和λs/λf 的增加 ,传热强化作用增强 ;在λs/λf 较小时 ,纤毛肋的强化换热作用增加很快 ,当λs/λf 较大时 ,继续增加λs/λf 对换热增强的作用较小     

平板尺寸对NexGen燃烧器冲击射流换热特性的影响研究

NexGen燃烧器是美国联邦航空管理局(federal aviation administration,FAA)指定的用于动力装置防火试验的燃烧器。为了研究平板尺寸L与冲击间距Z之比(L/Z)为4、5和6的情况下对平板的温度、努塞尔数和热流分布的影响,采用商用Fluent软件模拟了NexGen燃烧器火焰射流冲击平板的过程,分析了火焰冲击平板的流场;并对不同L/Z下平板的表面温度、努塞尔数和热流的分布规律进行了研究。同时,对平板表面危险点的分布情况做出了预判,得出危险点主要集中在以平板几何中心为中心的0.15 m×0.2 m范围内。     

定壁温圆管内冰浆流体的传热特性研究

对冰浆的换热情况提出了一系列前提假设,在此基础上,运用有限差分的方法,对所得的差分方程组进行了求解,从而得到了一种有效的对冰浆相变传热的研究分析方法,同时计算结果也表明,随着含冰率增大,换热性能得到加强,平均Nu数越大,但增幅有所减小．     

定温加热下微石英管内部换热特征的实验研究

以蒸馏水为工质,流过内径分别为242μm,315μm和520μm石英管,采用饱和水蒸气来加热石英管,实现定温加热以研究石英管内部的换热．根据饱和水蒸气的压力来确定石英管外壁的温度值,实现了定温加热与温度测量的同步．实验得到了雷诺数RP在100-6000变化时的努谢尔特数Nu,并与经典的层流、过渡流及紊流换热准则方程式进行了对比．实验结果表明,在Re较低时,微石英管内部的Nu低于常规经典的换热准则方程式的解,但RP增加到16001900时,微石英管内的Nu与过渡流准则方程式的解基本一致;当RP增加到3500～5000时,微石英管内部换热的Nu达到常规尺度下的紊流换热方程式的解．